بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی سرریز جانبی با پلان ذوزنقه‌ای بر ضریب دبی جریان

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. ‌

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران.

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران.

چکیده

سرریزها از مهم‌ترین سازه‌های اندازه‌گیری و تنظیم دبی جریان هستند. از سرریزها، برای کنترل سطح آب و اندازه­گیری دبی جریان در کانال‌ها استفاده می­شود. سرریزهای جانبی گاه باعنوان سرریز کناری هم شناخته می‌شوند. سرریزهای جانبی معمولاً به شکل­های هندسی مختلف از جمله مستطیلی، قوسی، ذوزنقه‌ای و مثلثی ساخته می‌شوند. در سرریزهای جانبی ذوزنقه‌ای شکل، ارتفاع سرریز، بار آبی و زاویه دیواره سرریز بر ضریب دبی جریان تأثیر دارد. در این تحقیق، به‌صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت، تأثیر پارامترهای زاویه رأس دیواره ی سرریز، ارتفاع سرریز و بار آبی بر روی ضریب ‌دبی سرریز جانبی ذوزنقه‌ای مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به‌دست آمده با نتایج حاصل از داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی، بسیار نزدیک به نتایج آزمایشگاهی به‌دست آمد. مقادیر خطای نسبی در بازه 5 تا 7 درصد به دست امد.  با توجه به این نتایج، مقادیر ضریب ‌دبی آزمایشگاهی با مقادیر شبیه‌سازی شده تطابق خوبی دارد. ضریب‌دبی (Cm) وابسته به یک پارامتر هیدرولیکی و یا هندسی نبوده بلکه پارامترهای ارتفاع نسبی سرریز، بار آبی، زاویه رأس دیواره سرریز بر آن تأثیر گذار هستند. نتایج به دست آمده نشان داد که، سرریز جانبی با شیب دیواره 45 درجه (z=1) نتایج بهتری در مقایسه با دو زاویه مورد بررسی دیگر دارد، چون دارای بیشترین مقدار ضریب دبی در بین سرریزهای مختلف است. همچنین می­توان نتیجه گرفت مقادیر سرعت در نزدیک سرریز جانبی با شیب بیش‌تری  کاهش می‌یابد و به طرف پایین­دست در کانال اصلی،  تغییرات سرعت کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


Abbaszadeh H and safarzadeh A, 2018. 3D Hydrodynamics study of structure of the flow in the compound sharp crested side weir. Pp. 35-44. 13th National Conference on Watershed Management Sciences and Engineering of Iran 3rd National Conference on Conservation of Natural Resources and Environment. 2-3 Oct., University of Mohaghegh Ardabil, Ardabil, Iran.
Bagheri S, Zahiri AR, Ghobadian R, Dehghan AA and Meftah Halaghi M, 2013. Experimental investigation of discharge coefficient for compound sharp crested side weirs. Journal of Water and Soil Conservation. 20(1), 150-168, (in Persian with English abstract).
 El-Khashab AMM, 1975. Hydraulics of flow over side weirs. Ph.D. thesis, University of Southampton, England.

Ghaderi A, Dasineh M, Abbasi S and Abraham J, 2020. Investigation of trapezoidal sharp crested side weir discharge coefficients under subcritical flow regimes using CFD. Applied Water Science. 10(1), 31-50.

Ghafari S, Egbalzadeh A and Javan M, 2015. Numerical investigation of the effect of the upstream Froude number on the flow pattern and characteristics along the rectangular sharp crested side weir. Modares civil Engineering journal. 16(2), 228-215, (in Persian with English abstract).
Granata F, Di Nunno F, Gargano R and de Marinis G, 2019. Equivalent discharge Coefficient of Side Weirs in Circular Channel - A Lazy Machine Learning Approach. Water. 11(11), 2406, 1-19.
Haddadi H and Rahimpour M, 2012. A discharge coefficient for a trapezoidal broad- crested side weir in subcritical flow, Flow Measurement and Instrumentation. 26:63–69.
Prandin, MH, 2013. Investigating flow characteristics in triangular polyhedral side weir. Master's thesis, Isfahan University of Technology, Faculty of Agriculture and Natural Resources. Isfahan, Iran, (in Persian with English abstract).
Prandin MH, Heydarpour M and Parandin MA, 2014. Investigating flow characteristics in rectangular side weirs. Journal of Applied Researches in Water Sciences. 1 (1), 13-22.
Riahi P and Vatankhah AR, 2015. Calculation of trapezoidal side weirs in subcritical flow using normal weir theory. Water and soil (agricultural sciences and industries). 29(1), 23-3.
Saebi Hessari A. 2015. Determining the discharge coefficient of rectangular compound sharp crested side weir by numerical and Experimental methods. Master's thesis, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology. Shahrood, Iran,  (In Persian with English abstract).
Saghri A, Sanei M and Hosseini K, 2018. Experimental study of various types of trapezoidal Piano Key side Weirs. Iranian Water and Irrigation Journal. 10(2): 30-40, (in Persian with English abstract).
Wang Y, Wang W, Hu X and Liu F, 2018. Experimental and numerical research on trapezoidal sharp-crested side weirs. Flow Measurement and Instrumentation. 64: 83-89.
Zahedi H, 2013. Studying the effect of changing the weir geometry and increasing the number of cycles on the discharge coefficient of the labyrinth and semicircular side weir. Master's thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Faculty of Agriculture and Natural Resources , Mashhad, Iran, (in Persian with English abstract).